关于自适应放射治疗的研究发展
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【摘要】近几年，随着社会经济的发展以及人们生活水平的提高，肿瘤放射治疗技术得到进一步的发展。自适应放射治疗(ART)是在3D-CRT和IMRT的基础上发展而来的新技术，本文就ART的研究进展作了探析。
【关键词】 自适应放射治疗；肿瘤；靶区
【中图分类号】R-3 【文献标识码】A 【文章编号】1007-8231（2011）11-1991-01
1 目前放射治疗的现状
3D - CRT是目前放射治疗的主流技术，适用于绝大部分的肿瘤。3D -CRT是一种能使高剂量区的剂量分布在三维方向上和靶区的实际形状相一致的照射技术。其利用CT图像重建三维的肿瘤结构，通过在不同方向设置一系列不同的照射野，并采用与病灶形状一致的适形挡铅，使得高剂量区的分布形状在三维方向（前后、左右、上下）上与靶区形状一致，同时，使得病灶周围正常组织的受量降低。适形放疗包括照射靶区和周围重要器官或组织的三维定位、治疗计划的设计、模拟以及实施4个方面。适形放疗解决了一些常规放疗或手术不能解决的问题：如对于射线抗拒的肿瘤及有手术禁忌证或手术不易切除的肿瘤，其提供了新的治疗途径，并取得很好疗效。但是，适形放射治疗并不能取代常规放疗，如恶性淋巴瘤、鼻咽癌、有明确淋巴结转移的肿瘤、空腔脏器肿瘤均应采用常规放疗方法，残余灶用适形放射治疗补量，才能达到理想的治疗效果。目前，常用于在常规放疗后期提升肿瘤靶区剂量。IMRT是在各处辐射野与靶区外形一致的条件下，针对靶区三维形状和要害器官与靶区的具体解剖关系对束强度进行调节，单个辐射野内剂量分布是不均匀的，但整个靶区体积内剂量分布比3D - CRT治疗更均匀。
2 ART概念的引入特点及实现方式
Yah等于1995年提出“将图像数据作为反馈来判断摆位正确与否”，并于1997年在放射治疗过程中首次提出“ART”的概念，使用图像数据、剂量以及其他信号作为反馈进而对治疗计划进行修正。广义上讲，任何一种通过反馈来调节治疗过程的技术均可纳入ART的范畴，比如影像引导放射治疗(IGRT)、体积引导放射治疗、剂量引导放射治疗( DGRT)、结构引导放射治疗等。IGRT可谓是ART的初级阶段，而DGRT则是在IGRT的基础上提出的，
DGRT除了要对比图像数据外,还要将治疗时的肿瘤和周围正常组织实际吸收剂量于治疗计划中计算出来的剂量进行比对，以及时调整患者摆位、治疗计划再优化，甚至在必要时修正处方剂量。换言之，如果根据患者每个分次实际照射剂量累积情况，调整后续分次照射剂量，或者根据疗程中肿瘤对治疗的响应情况，调整靶区和（或）处方剂量，则可以实现真正的精确放疗- ART。
总之，ART具有以下作用特点：①为闭环的放疗过程；②对治疗过程的各个偏差进行检测；③在治疗前对原始治疗计划根据反馈结果进行再优化；④治疗因人而异。目前可将ART理解为，将放疗整个过程从诊断、计划设计、治疗实施到验证作为一个可自我响应、自我修正的动态闭系统，需要考虑诸多纠正参数，如肿瘤的位置和剂量分布、肿瘤的形状、呼吸运动和时间等，逐步调整从而实现准确的放射治疗。
就ART的实现方式而言。大致可以分为摆位修正、离线ART、实时ART和DGRT。简言之，摆位修正是指在每个分次治疗过程中，摆位后采集患者的二维或三维图像信息反馈给临床医生，通过与参考图像比较，确定摆位误差和射野位置误差，并予以校正，然后实施照射治疗。离线ART是指根据最初的数次或当前的反馈信号，修改治疗计划，并按照修改后的治疗计划实施后续分次计划。实时ART是指根据当前分次的反馈信号，修改治疗计划，并按照修改后的治疗计划实施当前分次治疗。DGRT是指通过剂量校验工具检测实际照射剂量和计划剂量之间是否存在误差，如果误差较大，应考虑修改计划。
3 螺旋断层放疗系统
螺旋断层放疗机一开始就被视为调强治疗。加上它本身是CT机，因而也被认为是IGRT机。另外，它不仅能在治疗前产生传统的CT影像，并且可根据该影像快速计算出当天患者的所受剂量，如有必要可依据肿瘤和解剖的变化重新计算优化计划，产生自适应后的新计划来完成剩余的分次照射，从而保证原始计划和目标能在整个治疗过程中准确无误地得以完成DGRT，并从真正意义上实现了剂量引导下的ART，它代表着以最大限度杀灭肿瘤细胞和最大程度保护正常组织为目标的精确放疗设备发展的一个方向。螺旋断层放疗系统是在传统CT机X线球管的位置换成了一个可以产生双能6兆伏X射线的小型加速器，此加速器可以像传统CT 一样扫描患者，也可用调强后的射线来治疗癌症患者，其治疗过程相当于逆向CT重建，可产生精确的、按照肿瘤形状分布的理想剂量分布。螺旋断层放疗系统在IGRT、IMRT、DGRT等方面的先进性体现在以下方面：
3.1 IGRT动能可实现低剂量的螺旋扇形束兆伏(MV)级CT图像引导，实现治疗前的精确摆位。
3.2 功能可实现在三维空间上剂量的高度适形能力。
3.2 DGRT功能可实现真正的实时剂量验证功能以及依据实时剂量重建结果计算患者累积的受照剂量分布，指导放疗医生和物理师进一步高质量地完成后续放疗计划。在系统效率、运动校正方面还有迸一步的发展空间。无论是治疗小的区域如立体定向放射治疗，还是治疗大的区域如全骨髓照射，都可以保护无关组织。图像引导的ART可减少器官运动及摆位误差对治疗的影响。减少计划靶区的边界，从而提高照射剂量，提高肿瘤局控率。ART在国内外已应用于肺癌、前列腺癌、头颈部癌等肿瘤。Chilezan等用锥形柬CT校正前列腺癌患者摆位，使临床靶区CIV到计划靶区PTV的安全边界平均减少1rnm，靶区均一等效剂量提高了2.1%。Burridge等将ART用于膀胱癌的治疗，结果显示小肠的照射体积较少，部分间距可安全地由15mm减至l0mm。ART同样可根据实际照射剂量调整后续剂量。Reh-binder等发现，在IMRT过程中根据ART图像调整一次计划，可使PIV的边界缩小。
4 结语
ART旨在治疗前或治疗过程中迅速向临廉医生提供反馈信息，以便于医生根据生理组织的变化和患者定位变化情况调整治疗方案。ART的目标是实现精确放射治疗，但目前远远未达到理想状态。ART的发展方向大致有两个方面：①由离线ART向实时ART发展；②从单一影像反馈向影像、剂量等相结合的多反馈发展。可以预见，ART必将放射治疗技术推向一个新的高度。